FONTES RENOVÁVEIS, MEIO AMBIENTE E EFICIÊNCIA … · FONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da Amazônia Uso da Energia: Custos de Externalidades* (centavos de dólar por kWh)

FONTES RENOVÁVEIS,

MEIO AMBIENTE E

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

II Congresso Brasileiro de

Eficiência Energética

Vitória - 18 de Setembro de 2007

www.cresesb.cepel.br

PROMETO / QUE NO EXERCPROMETO / QUE NO EXERCÍÍCIO DA PROFISSÃO DE CIO DA PROFISSÃO DE ENGENHEIRO / ENGENHEIRO / HONRAREI OS DEVERES QUE ELA IMPÕE / E CONTRIBUIREI COM O PODER DO MEU ESPÍRITO / PARA O DESENVOLVIMENTO DA ENGENHARIA / PROGRESSO E GLÓRIA DE NOSSO PAÍS / COM DIGNIDADE E RESPEITO AOS DIREITOS HUMANOS / PRESERVANDO O MEIO AMBIENTE / POIS DELE DEPENDE O NOSSO FUTURO / E O DE NOSSOS DEPENDENTES

Juramento

EnergiaEnergia:: BrasilBrasil ee MundoMundo

•• EvoluEvoluççãoão dada matrizmatriz eleléétricatrica brasileirabrasileira atatéé 20302030

EnergiaEnergia no novo no novo ssééculoculo:: impactosimpactos ambientaisambientais

Novas fontes renováveis

Conclusões

FONTES RENOVÁVEIS, MEIO AMBIENTE E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Brasil

RENOVÁVEL NÃO RENOVÁVEL

0

20

40

60

80

100

Mundo

14

86

4555

%

BRASIL- MATRIZ ENERGÉTICA

84%

2%10%0%

2%2%0%

Hidroeletricidade (inclui PCH e Itaipu import.)

Termoeletricidade (Carvão)

Termoeletricidade (Gás Natural)

Termoeletricidade (Nuclear)

Biomassa

Termoeletricidade (Derivados Petróleo)

Eólica e Outros

2005( Renováveis: 84 %)

2030 (Cenário B1)(Renováveis: 83,1%)

76%

3%9%

3%2%3%4%

2015 (Plano Decenal de EE)(Renováveis: 83,7%)80%

2%10%2%2%1%3%

Matriz Elétrica

0

250

500

750

1000

1250

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Obs.: inclusive autoprodução clássica/transportada e inclui conservação (progresso autônomo), excluindo contudo consumo setor energético

Cenário ACenário B1

Cenário B2 847,0941,2

1.045,6

1.243,8

37,2

TWh

CRESCIMENTO DO CONSUMO

1970 2005 6,7% ao ano1980 2005 4,5% ao ano

(2005-2030)A B1 B2 C

5,1%% 4,3% 3,9% 3,4%

361,3 (2005)

Cenário C

Projeção de Consumo Final: Eletricidade

Emissão de CO2de Diversas Tecnologias

Fonte: "Renewable Energy Resources: Opportunities and Constraints 1990-2020" - World Energy Council - 1993

Extração Construção Operação TotalPlanta convencional de queima de carvão 1 1 962 964Planta de queima de gás 0 0 484 484Pequenas hidrelétricas - 10 - 10Energia eólica - 7 - 7Solar fotovoltaico - 5 - 5Grandes hidrelétricas - 4 - 4Solar térmico - 3 - 3Lenha (Extração programável) -1.509 3 1.346 -160

TecnologiasEmissões de CO2 nos estágios de produção de

energia (ton/GWh)Extração Construção Operação Total

Planta convencional de queima de carvão 1 1 962 964Planta de queima de gás 0 0 484 484Pequenas hidrelétricas - 10 - 10Energia eólica - 7 - 7Solar fotovoltaico - 5 - 5Grandes hidrelétricas - 4 - 4Solar térmico - 3 - 3Lenha (Extração programável) -1.509 3 1.346 -160

TecnologiasEmissões de CO2 nos estágios de produção de

energia (ton/GWh)

Uso da Energia: Meio Ambiente

FONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da AmazôniaFONTE: Instituto de Pesquisa ambiental da Amazônia

Uso da Energia: Custos de Externalidades*(centavos de dólar por kWh)

Carvão: 1,94 a 14,60Turbina a gás: 0,97 a 3,89Nuclear: 0,19 a 0,58Fazenda Eólica: 0,05 a 0,24

*Estimativa de custos para a sociedade e para o ambiente *Estimativa de custos para a sociedade e para o ambiente decorrentes de uso de combustdecorrentes de uso de combustííveis fveis fóósseis e nucleares,sseis e nucleares,não incluindo lixo nuclear e custos de desativanão incluindo lixo nuclear e custos de desativaçção.ão.

Estudo da UE, Estudo da UE, ExtermEExtermE -- WSJWSJ -- 20022002

Uso da Energia: Tendência

FONTE: Informativo da FONTE: Informativo da EletronuclearEletronuclear -- agosto 2001agosto 2001

A busca de soluções para a problemática energéticapassa atualmente por três caminhos:

Busca de fontes renováveis de energia menosagressivas ao meio ambiente.

Melhoria da eficiência energética dos diversosequipamentos transformadores de energia.

Combate ao desperdício energético.

Uso de Energia: Panorama

“Do ponto de vista ambiental, a sustentabilidade do desenvolvimento depende,

entre outras medidas, da contenção das emissões de gases poluentes, da conservaçãodas condições agricultáveis do solo, da não

contaminação das águas, da exploraçãoracional dos recursos fósseis e da melhor

utilização dos recursos renováveis”

Uso de Energia: Conclusão

Energia e Desenvolvimento SustentávelInstituto de Economia da UFRJ,ELETROBRÁS, MME - 1998

Tecnologias em Foco(energia renovável complementar)

SolarSolar FotovoltaicaFotovoltaica

SolarSolar TTéérmicarmica

EEóólicalica

BiomassaBiomassa

PequenasPequenasCentraisCentraisHidroelHidroeléétricastricas

OutrasOutras:: GeotGeotéérmicasrmicas,, MarMarééss,, CCéélulaslulas CombustCombustííveisveis etc.etc.

Maturidade e Custos das Tecnologias

Em comparação de custos deve-se levarem conta o da rede de distribuição

TECNOLOGIA

POT

EN

CI A

L

(GW

)

TAM

AN

HO

T

ÍPIC

O

(KW

)

APL

ICA

ÇÃ

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(U

S$/K

W)

CU

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(U

S$/M

Wh)

CU

STO

G

ER

AÇ

ÃO

(U

S$/M

Wh)

EFIC

IÊN

CIA

DEMONSTRADA (GRID)

MÉDIA (GRID) SOLAR

FOTOVOLTAICA -

0.05 A10

- INTERMITENTE - GRID E OFF-GRID COMERCIAL

(OFF-GRID)

ALTA (OFF-GRID)

4.000a

9.000

4a

20 0.

250 a

500

10a

18

TORRE CENTRAL

-30.000

A200.000

- BASE - GRID PRÉ COMERCIAL

ALTA

1.000a

4.800

4a

23 0.

100 a

250

15a

30

CILINDROS - 50.000 - BASE - GRID COMERCIAL ALTA

2.600a

5.000

4a

23 0.

130 a

250

15a

30

HE

LIO

TÉR

MIC

A

DISCOS -20a

50

- BASE -GRID E OFF-GRID DEMONSTRADA MÉDIA

800a

5.100

15a

23 0.

100 a

250

15a

30

EÓLICA 30 300 a 2000

-INTERMITENTE -GRID E OFF-GRID COMERCIAL ALTA

700a

1.200

4a

12 0.

35a

120

25a

45

BIOMASSA 27.7

10a

50.000

-BASE -GRID E OFF-GRID COMERCIAL ALTA

500a

2.500

6a

12

20a

100

38a

78

25a

35

PCH’s

50A

1.000

-VARIÁVEL -GRID E OFF-GRID COMERCIAL ALTA

1.000a

3.000

6a

15 0.

35a

102

60a

85

O Sol envia para a O Sol envia para a Terra energia Terra energia

equivalente a cerca equivalente a cerca de 10.000 vezes o de 10.000 vezes o consumo mundial consumo mundial de energia brutade energia bruta

Radiação Solar Global

Fonte: Wikipedia

Atlas Solarimétrico do BrasilUFPE

Radiação Solar GlobalMédia Anual

Região NorteRegião Norte43,3 %43,3 %

Região NordesteRegião Nordeste20,5 %20,5 %

Região SudesteRegião Sudeste10,5 %10,5 %

Região SulRegião Sul6,4 %6,4 %

RegiãoRegiãoCentroCentro--OesteOeste

19,3 %19,3 %

Potencial Solar por Região




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Satélites de comunicação, sensoreamento, pesquisa etc

Tecnologia Fotovoltaica - Aplicações

Estações repetidoras de micro-ondas, rádio VHF/UHF ou TV

Tecnologia Fotovoltaica - Aplicações

Avião Solar

Sistema FotovoltaicoSistema Fotovoltaicode Gerade Geraçção de Energia Elão de Energia Eléétricatrica

Universalização: metas e desafios

MME - 2004

Universalização: metas e desafios

Evolução da eletrificação dos domicílios brasileiros (1970 a 2000)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0

Urbana Rural Total

Fonte: Relatório CEPEL-DTE 211035/2003 - [email protected]

Escola da comunidade de Baixão do Archanjo Município de Barra

Energia e Inclusão Social

Sistema FotovoltaicoN.S.P. Socorro - Manacapurú

A Exclusão Urbana

Crianças assistindo à TV pelaprimeira

vez na comunidade de Boa SorteMunicípio de Dianópolis

Sistema de bombeamento dacomunidade de Boa SorteMunicípio de Dianópolis

Instalações FotovoltaicasTocantins

Abastecimento comunitáriode água da comunidade de

Amapá GrandeMunicípio de Amapá - AMAPÁ

Sistema energético no posto de saúde e bombeamento dacomunidade de Lago Novo

Município de Tartarugalzinho -AMAPÁ

Sistema de BombeamentoFotovoltaico

Instalações FotovoltaicasProjeto Ribeirinhas – Amazonas(Parceria Eletrobrás)

Transporte dos equipamentosfotovoltaicos

Sistema solar fotovoltaicoinstalado em N.S.P. Socorro –

Manacapurú

Telhado Solar Fotovoltaico

Avaliação do desempenho de sistemas fotovoltaicosconectados à rede

Painel fotovoltaico de 16 kWp em operação desde 2002

Sistema fotovoltaico sobre o telhadode um condomínio residencial - Japão

Tecnologia FotovoltaicaSistemas Conectados à Rede

Painel fotovoltaico de aPainel fotovoltaico de a--SiSiintegrado ao revestimento integrado ao revestimento da fachada de vidro em um da fachada de vidro em um prpréédio no Japãodio no Japão

Tecnologia FotovoltaicaSistemas Conectados à Rede

• Pode contribuir, num primeiro momento, em aplicaçõesdistantes da rede, em particular na região amazônica

• Caso haja uma significativa redução de custos, aplicações interligadas podem contribuir num cenárioem que substitua fontes térmicas

• Produção de equipamentos no Brasil tem vantagem de utilizar a base hidráulica (menor emissão na produçãode equipamentos)

• Melhorando condições de vida no campo pode ajudar a fixar populações na área rural diminuindo a pressãosobre os grandes centros

SOLAR FOTOVOLTAICO




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Aquecimento Solar

Uso Energia Elétrica Brasil (Residencial)

Como as pessoas usam a energia Como as pessoas usam a energia de um modo geralde um modo geral::

25%

10%20%5%4%

30%

6%

Chuv. El.

Televisão

Iluminação

Máquina de Lavar

Outros

Gel. E Freezer

Ferro El.

O Brasil possui a sétima maior área de coletores solares instalados do mundo: 3,1 milhões de m²

84% no setor residencial

15% no setor terciário (hotéis e serviços)

1% no setor industrial

Em termos populacionais, o Brasil possui apenas 1,72 m² de área coletora instalada para cada 100 mil habitantes, muito atrás de Chipre (84,4), Barbados (26,9) e Turquia (13,5)

A taxa média de crescimento anual da área coletora instalada no Brasil é de 14%, enquanto no Canadá é de 50%, na Alemanha 39%, na França e Grécia, 34%.

Aquecimento Solar

Tecnologias de Conversão Diretada Radiação Solar - Heliotermia

DiscosDiscos

CilindrosCilindros

Tecnologias de Conversão Diretada Radiação Solar - Heliotermia

Torre CentralTorre Central

Padre Manuel A. Gomes junto ao seu Pirelióforoapresentado na Exposição Universal de Saint Louis, em

1904, onde foi galardoado com o Grande Prémio. (50 m2; ~3800ºC).

• Grande oportunidade de crescimento dautilização de coletores solares desde quelegislação e financiamento estimulem suautilização

• Desde que haja diminuição de custos, geração heliotérmica poderá dar suacontribuição, em particular na Região Nordeste

SOLAR TÉRMICO




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Catavento –Bombeamento d’água

• Residências• Fazendas• Aplicações Remotas

Aplicações da Energia Eólica

Pequeno Porte( 10 kW)

• Residências• Fazendas• Aplicações Remotas

Intermediário(10-250 kW)

• Sistemas Híbridos• Geração

Distribuída

Grande Porte (250 kW - 2+MW)• Fazendas Eólicas• Geração Distribuída

Aplicações da Energia Eólica

Sistemas de Grande Porte

Aerogeradores de grande porte

Turbina Eólica de Brush (1888) - 12 kW

Turbina Eólica Balaclava(1931) – 100 kW

Evolução do Perfil Aerodinâmico

Aerogeradores de Série Protótipos

50 kW

0

20

40

60

80

100

120

140

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Ano

Diâ

met

ro d

o ro

tor (

m)

600 kW

500 kW

2,500 kW

1,500 kW

5,000 kW

7.000 kW

300 kW

Desenvolvimento da Tecnologia

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Vazã

o (m

3/s)

0

50.000

100.000

150.000

200.000

250.000

300.000

350.000

PRO

INFA

-Eó

licas

do

NE

(MW

h)

Eólicas - NE

Vazão do Rio São Francisco

SAZONALIDADE DAS USINAS EÓLICAS DO PROINFA

Energia Eólica e o Meio Ambiente

UtilizaUtilizaççãoão do Solo do Solo paraparaAtividadesAtividades AgrAgríícolascolas

EmissãoEmissão de Gasesde Gases

EmissãoEmissão dede RuRuíídodo

ImpactoImpacto VisualVisual

ImpactoImpacto sobresobre a Faunaa Fauna

Potencial EólicoAtlas do Potencial Eólico Brasileiro

Potencial Eólico por Região

• Perspectivas de crescimento e de ser alternativa a umaexpansão de geração térmica contribuindo para evitar aumentode emissões

• O grande potencial eólico brasileiro e evolução tecnológicaapontam a eólica como uma alternativa viável econômica e ambientalmente

• Compartilhamento de áreas com outras atividades e tambémuma característica positiva a ser ressaltada

•O PNE 2030 indica uma inserção, até 2030, de aproximadamente 5.000 MW da tecnologia eólica. Este número pode ser encarado como conservador, devendo ser revisto àmedida que essa tecnologia se firmar no Brasil

• Os Valores Econômicos da geração eólica variam de 203 a 231 R$/MWh, para fatores de capacidade entre 0,42 e 0,32, respectivamente, sendo superior à média de preços dos leilões de energia nova, de R$ 139,00/MWh.

ENERGIA EÓLICA

Substituindo Usina Nuclear por Energia Solar Fotovoltaicae Energia Eólica

Áreas Equivalentes Necessárias – 10 TWh/ano

Ilha Grande

Eólico 570 km2

Solar 69 km2

Armazenamento

Carga

Unidade de Controle e Condicionamento de Potência

Sistemas HSistemas Hííbridosbridos

Sistema Híbrido de Joanes

Ilha de MarajIlha de Marajóó (PA), Munic(PA), Municíípio de pio de SalvaterraSalvaterra; Fotovoltaico/E; Fotovoltaico/Eóólicolico

Convênio CEPEL/CELPA e o Convênio CEPEL/CELPA e o NationalNational RenewableRenewable LaboratoryLaboratory

10kWp FV; 40kW e10kWp FV; 40kW eóólicolico

Operando desde maio/98Operando desde maio/98

Vila de Campinas; margem do Vila de Campinas; margem do Rio Solimões; 120km ManausRio Solimões; 120km Manaus

•• Convênio CEPEL/CEAM e Convênio CEPEL/CEAM e NationalNational RenewableRenewable LaboratoryLaboratory

Fotovoltaico/DieselFotovoltaico/Diesel

•• 50kWp FV 50kWp FV

•• Em operaEm operaçção desdeão desde

maio/97maio/97

Sistema Híbrido de Campinas - AM

ILHA DE TRINDADE

LOCALIZAÇÃO

Trindade

Fernando de Noronha

~360km

Trindade

~1.167km

Localização prevista para o sistema de geração

Aerogeradores

FVFV

Subestação

LOCALIZAÇÃO DA GERAÇÃO

Usina Refeitório

Enfermaria e

Frigorífica

Alojamento




EEóólicalica

BiomassaBiomassa



Biomassa

Biomassa: Energia e Materiais

O aproveitamento do bagaço como combustível é competitivo com as demais opções térmicas do sistema.

Estima-se que valores adicionais de geração elétrica por bagaço de cana da ordem de 6.400 MW sejam inseridos na matriz elétrica brasileira até 2030.

No caso dos segmentos madeireiro e arrozeiro, embora o potencialidentificado seja de pequena importância do ponto de vista nacional, é preciso ter clareza que o mesmo é de grande relevância nos contextos regional e local. Estima-se um potencial de 1.300 MW nesses 2 segmentos.

O custo de geração com resíduos de arroz está em torno de R$ 117,00/MWh e o de madeira R$ 114,00/MWh.

Biomassa

FONTE: MME

PCHs

Potencial Estimado - PCH

Fonte: EPE – Apresentação PNE 2030

Para todo o Brasil tem-se identificado um potencial da ordem de 15.000 MW, em aproximadamente 3.000 aproveitamentos de 1 a 30 MW. Até 2030, prevê-se uma capacidade instalada de 7800 MW.

No PROINFA serão acrescidos 1.191 MW, perfazendo 63 empreendimentos. Os leilões acrescentaram mais 200,88 MW em 2005/2006.

O custo de geração é da ordem de R$ 135,00/MWh, a depender das condições financeiras do projeto.

Dificuldades com licenciamento ambiental

PCHs

FONTE: MME

Usina HidroelétricaMarmelos Zero – MG - 1889

Potencial Técnico sucro-alcooleiro : 8.000 MW Arroz e papel celulose : 1300 MWProjetos autorizados : 1.772 MW

BIOMASSA

Potencial de Aplicação: 100 MWp

SOLAR

Inventariado : 15.000 MWProjetos autorizados : 3.936 MW *

PCH

Potencial Indicativo : 143.000 MW Projetos autorizados : 6.601 MW*

EÓLICO

(Fonte: EMME,2004)(Fonte: EMME,2004)

Capacidade instalada (MW) das atividades de projeto aprovadas na CIMGC

1143,2

460,7310

165,6 115,32

0

250

500

750

1000

1250

1500

Biomassa PCH Hidrelétrica Eólica Biogás

Capacidade instalada (MW) das atividades de projeto aprovadas na CIMGCTotal: 2194,82

Hidrelétrica14%

PCH21%

Biomassa52%

BiomassaPCHHidrelétricaEólicaBiogás

O Futuro das Fontes Renováveis de Energia

Energia e Inclusão Social

“O carvão, e o petróleo não serão os reis da energia mundial

para sempre. Não é mais uma tolice olhar o sol, o vento e para

as ondas do mar”

The Economist

“A idade da pedra não acabou porque acabaram as pedras; não

é necessário que o petróleo acabe para entrarmos em uma nova

era de energia”

SHELL

Conclusões: últimas notícias

“Ás vezes ser moderno é olhar para trás”

Gilberto Gil

Conclusões: últimas notícias

Centro de Referência para EnergiaSolar e Eólica Sérgio Brito – CRESESBwww.cresesb.cepel.br

Promover o desenvolvimento das energias solar e eólica através da difusão de conhecimentos, da ampliação do diálogo entre as entidades envolvidas e do estímulo à implementação

de estudos e projetos.

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